进化与未进化小球藻响应苯酚的转录组学分析

苯酚是工业废水中典型的环境污染物。小球藻(Chlorella sp.)由于其生长快、抗逆性强,可以有效利用废水中的酚类化合物,是最有潜力的含酚废水处理藻株。但是高浓度苯酚产生的氧化压力会造成小球藻细胞的氧化损伤。通过实验室适应性进化已经得到了可以耐受500mg/L苯酚的小球藻藻株(L5)。通过无参比较转录组学数据,在基因组尺度上考察了原始小球藻(L3)和进化后小球藻对高浓度苯酚的响应差异。无参比较转录组学结果表明,进化后小球藻能够耐受并降解高浓度苯酚是多个代谢途径整体调控的结果。相比于原始小球藻,进化后小球藻在500mg/L苯酚浓度下对苯酚氧化胁迫的响应增强,主要体现在细胞信号转导、ABC转运蛋白、热休克蛋白、氮代谢和三羧酸循环(TCA)等相关的转录水平明显上调。进化后小球藻通过这些响应降低高浓度苯酚产生的氧化压力。     

吲哚美辛调控小球藻生长及代谢的初步研究

本研究通过在小球藻培养液中添加不同浓度的吲哚美辛(0mg/L,50mg/L,75mg/L,100mg/L,112.5mg/L,125 mg/L,150 mg/L)来研究其对小球藻生长及代谢的影响,并探索其影响机制。研究表明:吲哚美辛对小球藻生长和代谢的影响与其浓度有关,低浓度吲哚美辛(≤75 mg/L)可促进小球藻的生长,而高浓度(≥100 mg/L)则会抑制其生长,且在75 mg/L处理组中,吲哚美辛对小球藻生长的促进作用最明显,培养液p H值的变化最小,小球藻可溶性糖含量最高(3.12μg/106 cells)。而在高浓度(150 mg/L)处理组中,吲哚美辛可显著促进小球藻细胞内叶绿素a和可溶性蛋白的积累,可分别达到0.38μg/10~6 cells和7.09μg/106 cells,油脂含量也相对于对照组提高了60%。研究将为探索吲哚美辛调控小球藻生长及代谢的作用机制提供理论基础和技术资料,也将为小球藻的产业化培养及其代谢产物的调控提供思路。     

一株产油微藻的筛选及分子鉴定

利用通气培养系统, 对10株经过初步生长筛选的微藻进行培养, 以总脂单位体积产率为主要指标, 筛选具有产油潜力的优良藻种。结果表明, 10株微藻的生物质干重、总脂含量分别为0.81.6 g/L、14.8%39.7%, 总脂单位体积产率大于30 mg/(Ld)的有6株, 其中藻株HY-6总脂单位体积产率达到最高的50.8 mg/(Ld), 是一株具有潜力的产油微藻。运用形态学特征和18S rDNA及ITS系统学分析相结合的方法对藻种HY-6进行分类鉴定。依据形态学特征, HY-6为球状单细胞, 具有1个明显的蛋白核, 杯状色素体周生, 从而初步判断该藻株可能属于小球藻属(Chlorella)或拟小球藻属(Parachlorella); 18S rDNA及ITS系统学分析表明HY-6与小球藻属分为两个不同的进化支, 但与凯氏拟小球藻(Parachlorella kessleri)的亲缘关系较近, 且具有较高的自展支持率, 因此将其鉴定为凯氏拟小球藻(P. kessleri)。研究结果将为产油微藻资源的收集、筛选及后续研究提供基础。       

重金属铅离子(Pb2+)对两株螺旋藻生长影响的研究

以来自两个不同企业产业化的螺旋藻作为出发藻株A、藻株B,从生物量、藻胆蛋白、可溶性蛋白、半数致死浓度4个方面研究藻株对重金属铅离子(Pb2+)的耐受性,为解析耐受机理积累研究基础。实验结果表明,两株藻对Pb2+的耐受性存在明显差异,藻株B比藻株A对铅的耐受性强。藻株A:Pb2+浓度低于1 mg/L,促进其生长;Pb2+浓度为10～40 mg/L,对其无明显影响;Pb2+浓度大于50 mg/L时,抑制其生长;Pb2+浓度为100 mg/L,藻丝体降解死亡;96 h半数致死浓度(EC50)为61.66 mg/L。藻株B:Pb2+浓度低于20 mg/L,对其无明显影响;Pb2+浓度为20 mg/L,促进其生长;Pb2+浓度大于50 mg/L,抑制其生长;Pb2+浓度为100 mg/L,藻丝体降解死亡;96 h半数致死浓度(EC50)为72.44 mg/L。当Pb2+浓度为20 mg/L时,藻蓝蛋白(PC)和水溶性蛋白均具有较高的积累量,与其正常生长情况相似。     

化学吸收剂单乙醇胺强化小球藻生长代谢及固碳效应的研究

近年来,为应对化石燃料燃烧造成的CO_(2)过度排放及由此带来的全球变暖和能源枯竭等问题,微藻固碳联产高值产品的CO_(2)减排策略备受关注,尤其是基于化学吸收法耦合能源微藻固碳的培养体系已成为新的研究热点。本文以优良CO_(2)耐受小球藻Chlorella sp.为试验藻株,探究添加不同质量浓度化学吸收剂单乙醇胺(MEA)在体积分数为20%的CO_(2)和通气比为0.33的条件下对小球藻生理生化特性及固碳效应的影响。结果表明,添加MEA可缓解由高浓度CO_(2)造成的培养基酸化对微藻的生长抑制,且适宜质量浓度的MEA可以有效提高小球藻的生长代谢、CO_(2)固定效率及光合活性。在50 mg/L MEA的条件下,小球藻的生物量、CO_(2)固定率和油脂含量达到最大值,分别为3.07 g/L、0.55 g CO_(2)(/L·d)和23.5%,与无MEA的对照相比分别提高了43.7%、45.6%和21.7%。综上所述,50 mg/L质量浓度的MEA作为CO_(2)吸收剂用于微藻培养体系可以显著提升小球藻在高浓度CO_(2)条件下的生物量、油脂积累以及固碳效率。以上结果可为微藻CO_(2)生物减排及清洁能源开发提供理论依据。     

不同营养条件下原始小球藻对蒽的富集和降解研究

研究了自养与异养条件下原始小球藻对蒽的降解和富集能力 .结果表明 ,自养条件下 ,浓度为1 0mg·L-1的蒽有 48.18%被降解 ,其中 2 8.81%属于自然光降解 ,仅有 19.37%被原始小球藻降解 .而异养条件下的原始小球藻对浓度为 2 .5mg·L-1的蒽降解率达到 33.5 3%,说明异养原始小球藻不仅能耐受高浓度蒽 ,而且表现出比自养原始小球藻更强的蒽降解能力 .两种条件下 ,80 %以上残留的蒽都被富集到藻细胞中 .虽然自养条件下原始小球藻对蒽的生物富集系数达 90 6 4,远大于异养条件下的生物富集系数(1899) ,但异养条件下藻对蒽的绝对富集量 (2 0 2 .2 9μg)远远高于自养条件下的 6 9.6 87μg .     

定向驯化对异养蛋白核小球藻硒的耐受性及富集能力的影响

硒(Se)是生物体必不可少的微量元素,硒缺乏会导致人产生克山病、大骨节病等疾病,缺硒也会给畜牧业带来巨大损失。目前的补硒产品存在硒含量和生物利用度低、安全性差等问题,而通过小球藻培养可获得生物利用度高、安全性好的有机硒,因此是非常有应用前景的补硒产品。首先,为了获得对硒的耐受性和富集能力更强的藻种,研究通过定向驯化的方式逐步提高培养基中Na₂SeO₃浓度来驯化蛋白核小球藻,并对驯化时间和驯化过程中Na₂SeO₃的浓度梯度进行了优化。结果表明,驯化后的藻种对硒的耐受性和富集能力明显提高。在5L发酵罐中,驯化后的藻株可以耐受40mg/L的Na₂SeO₃,胞内有机硒合成速率提高了175.6%。之后,在5L发酵罐中进一步优化了硒的补加方式,在异养培养过程中分批补料添加40mg/LNa₂SeO₃时,最终获得的蛋白核小球藻细胞干重达106.4g/L,有机硒含量为1227mg/kg,有机硒合成速率为1.36mg/(L·h)。研究结果与已有蛋白核小球藻异养富硒文献报道的最高细胞密度75g/L和最高有机硒含量560mg/kg相比分别提高了41.9%和119.1%。上述结果表明,通过定向驯化的方法,可大大提高蛋白核小球藻对硒的耐受性和富集能力。     

五价砷胁迫处理对普通小球藻的急性毒性效应

为探究重金属砷在水域生态系统中的毒性作用及机制,以典型浮游植物指示种普通小球藻(Chlorella vulgaris)为试验对象,通过设置不同浓度As⁵⁺(0、0.1、0.5、1、1.5和2 mg/L)研究其对普通小球藻的藻密度、叶绿素a含量、细胞膜通透性、蛋白(TP)含量、活性氧自由基(ROS)含量、丙二醛(MDA)含量、总抗氧化能力(T-AOC)、总超氧化歧化酶(T-SOD)活性、三磷酸腺苷酶(ATP)活性和超微结构的影响。研究结果表明,在96h胁迫内,各浓度As⁵⁺处理组对普通小球藻的生长均有抑制作用,其中2 mg/L处理组抑制率最高,为52.9%,96h-IC50为1.94 mg/L。各处理组对藻细胞Chl.a含量也均有抑制作用,其中2 mg/L处理组最低,仅为对照组的31.4%。As⁵⁺浓度为1.5和2 mg/L时,藻细胞TP和ATP含量显著降低, MDA含量为对照组的2倍和2.6倍,细胞膜通透性高于对照的1.7倍和2倍。2 mg/L处理组ROS含量显著增加,为对照组的4.0倍,刺激藻细胞产生氧化应激, T-A...     

苯酚高效降解菌的筛选和降解特性研究

从东华理工学院北区原化学系排污口土壤中筛选到一株高效的苯酚降解细菌PS1。该菌为球菌,革兰氏染色阴性,能以苯酚为唯一碳源和能源生长。经16S rRNA基因部分序列分析PS1为Raoultella属菌株(Raoultella sp.strain PS1),其最高苯酚耐受和降解浓度在3500mg/L以上,当苯酚浓度为500mg/L和1000mg/L时,22h和32h可完全降解,在1500mg/L~3000mg/L时,32h~50h可完全降解,2500mg/L时降解速率最快,达78.1mg/h。通过正交试验得出该菌最适生长条件为25℃、pH6.5、葡萄糖500mg/L;最佳苯酚降解条件为20℃、pH7.0、葡萄糖500mg/L。     

拟南芥Leafy Cotyledon 2的表达提高了小球藻Chlorella sorokiniana的油脂含量

油脂含量是影响微藻产业化生产生物柴油的因素之一。基因工程的方法是培育高产藻株的一个重要手段。Leafy Cotyledon 2(LEC2)在拟南芥中是调节种子成熟及油脂积累的重要转录因子,在藻类植物中尚无相关的报道。本研究从拟南芥中获取LEC2基因,构建表达载体p CIMBIA1300-35s-GFP-ATLEC2,通过基因枪介导法转入小球藻C.sorokiniana。经过PCR、RT-PCR、Western blotting分析,筛选出一株转ATLEC2基因藻株。对总脂肪酸含量的分析发现,转ATLEC2基因藻株的脂肪酸含量比原始藻株提高了1倍且没有明显影响生长。以上结果表明,ATLEC2能促进小球藻油脂的积累。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism